采煤机的基本结构及工作原理.ppt

采煤机的基本结构及工作原理,2023/2/28,采煤机的发展史及分类 国内外采煤机的现状采煤机的基本结构采煤机的工作原理采煤机的操作维护 今后采煤机的发展方向,一、采煤机的发展史及分类 20世纪40年代初，英国和前苏联相继研发了链式采煤机，这种采煤机是用截链截落煤，在截链上安装有被称截齿的专用截煤刀具，其工作效率低，同地德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上装有截齿，用截煤滚筒实现装煤和落煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。这种采煤机的主要缺点有二，其一是截煤滚筒的安装高度不能在使用中调整，参煤层厚度及其变化适应性差，其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒作出了两项革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截煤滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机成为现代化采煤机械的基础。,M,G,*,采煤机型号的定义,*,Q,W,D,1,系列序号以阿拉伯数字显示但按单机设计产品时可省略,类型代号：采煤机,特征代号：滚筒式,截割功率（kW）,装机功率（kW）,用途及特征代号:A矮机身；Q大倾角；P爬底板；G高型；B薄煤层：T单滚筒；N短臂:W无链牵引；D电牵引,修改序号,二、国内外采煤机的现状 我国采煤机40年来的发展：20世纪70年代是我国综合机械化采煤的起步阶段，首先煤炭科学总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机，另一方面改进为普采配套的DY100型、DY150型单滚筒采煤机：70年代中后期，制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。这时期我国采煤机的特点为：1、装机功率小，不超过200kW。2、有链牵引，输出牵引力小。3、牵引速度低，一般不超过6m/min。4、自开切口差。5、工作可靠性差。,20世纪80年代我国进入了采煤机发展的兴旺时期，70年代后期我国共引进了143套综采成套设备，世界上主要的采煤机生产国均有：如英国、德国、法国、波兰、日本等。这为我们深入了解国外技术创造了条件，同时经过前一时期自行研制采煤机积累了丰富的经验，确立了我国采煤机的发展方向是仿制和自行研制并举。这期间西安煤机厂生产MXA300型采煤机，鸡西煤机厂与上海分院开发的MG300-W型采煤机，太原矿山机器厂与英国安德森合作生产AM500型采煤机。此其间的采煤机的特点为：1、重视采煤机系列的开发，一种机型可派生出多种机型，主要大部件通用，可适用不同煤层的需要。2、攻关元部件，增加了可靠性。3、无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全。,20世纪90年代是电牵引发展的时代。进入20世纪90年代后，随着煤炭生产集约化方向发展，减员提效、提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是：1、大功率参数的液压牵引采煤机。2、高性能的电牵引采煤机。这时期的特点为：1、多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机的发展主流。2、我国采煤机的主要参数与世界先进水平的差距缩小。3、液压紧固技术的开发研究取得成功。,国外采煤机现状 20世纪70年代中期，德国Eickhoff公司和美国JOY公司相继研制出最早的直流电牵引采煤机。此后世界上各主要采煤机研究制造公司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发，80年代后期涌现了大量电牵引采煤机型，并出现了交流电牵引采煤机。德国Eickhoff公司 自1976年研制成功直流电牵引采煤机后，基本停止了液压牵引采煤机的开发研究，并陆续开发了多种形式的EDW系列电牵引采煤机。20世纪90年代开发了SL系列横向布置交流电牵引采煤机，将截割电机布置在摇臂上。,英国Long-Airdox公司 主要开发的机型有：EL1500C型、EL1000型、EL600型及EL3000型等，主要特点为具有负载控制、全面的机器监控、采煤机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全锁、随机故障诊断、数据传输功能。美国JOY公司 20世纪70年代研制成功1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机后，又陆续研制了2LS-6LS型的多种多电机横置直流电牵引采煤机，90年代在4LS、6LS型的基础上又开发了6LS5、7LS系列交流电牵引采煤机，其中7LS7采煤机的总功率为2345kW。,日本三井三池制作所 1987年后日本三井三池制作所陆续研制成功多种截割电机纵向布置的交流电牵引采煤机，其中的DR102102型采煤机截割功率为600kW，牵引功率为2X45kW，牵引速度15m/min，近几年又开发了截割电机横向布置的交流电牵引采煤机。另外波兰KOMAG采矿机械化研究中心及俄罗斯也都研发出了自已的电机横向布置的交流电牵引采煤机。归纳起来国外采煤机有如下特点：1、装机功率增大，性能参数大幅提高2、普遍采用中高压供电3、监控保护系统的智能化4、电牵引向交流调速发展5、总体结构趋向模块化多电机横向布置6、电牵引采煤机已成为开采煤炭的主导机型,三、采煤机的基本结构 根据机型的不同有的有破碎机构、有的有底拖架、有的有顶护板、有的机型主机身为一个整体，有的装有挡煤板，同时还有拖缆架、管路系统等附属机构。,机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、运输、支护、处理采空区。其中采煤机完成落煤和装煤工序。,井下开采概论：普采（采煤机+金属磨擦支柱+刮板输送机）高档普采（采煤机+单体液压支柱+刮板输送机）采煤工艺过程：采煤机的滚筒进入下缺口，然后由下向上采煤。随采煤机之后，清理顶煤，挂顶梁。在采煤机后面清出新机道，并在距采煤机10-15m处开始推移刮板输送机 当输送机移到新机道上以后，在悬挂的顶梁下面支撑金属支柱或单体液压支柱综采（采煤机+液压支架+刮板输送机）采煤机自工作面一端开始向另一端采煤 随着采煤机向前牵引，紧接着移动液压支架，以便及时支护顶板。在采煤机后面一定距离处，推移工作面刮板输送机。,目前作业循环方式可分为单向割煤和双向割煤两种方式。双向割煤双向割煤作业循环，是在采煤机割煤过程中同时推移刮板运输机和移架，至工作面回平巷或运输平巷时，停机等待移动输送机头、转载和输送机尾、作壁，采煤机返程也割煤，同时推移刮板运输机和移架。单向割煤单向割煤作业循环是指采煤机缺口开在运输巷，由输送机机头向机尾割煤，在割煤过程中同时移动输送机头、转载机和液压支架。当采煤机割至输送机尾后，翻转挡煤板，空刀下放清理机道浮煤，移输送机尾和工作面输送机，当采煤机下放至输送机头开缺口位置时，随之开缺口和翻转滚筒挡煤板，则一个作业循环完成。,煤的坚固性系数：坚固性系数又称硬度，是用来衡量煤破碎难易程度的指标，它综合反映了煤的强度，硬度和弹塑性等因素。坚固性系数是前苏联学者普罗托季雅柯诺夫于1926年提出的，因此又称普氏系数。我国用坚固系数来进行岩石分级和煤层分类。煤和软岩f4,中硬岩f4-8，硬岩f8-20（最硬的岩石）；同时还规定，f1.5的煤称为软煤，f1.5-3.0的煤称为中硬煤，f3.0的煤称为硬煤。,煤的截割阻抗是刀具截煤时煤及煤层抵抗机械作用的力。它不仅能反映采煤机械刀具截煤的真实过程，而且可在井下现场测定，即能全面反映矿山条件的影响。因此，截割阻抗是表征煤的截割性能的一个常用指标。煤的截割阻抗为30-420N/mm，从有效使用采煤机械的角度，可将煤层按截割阻抗分为三类：A 180 N/mm的煤称为软煤，适合用各种刨煤机，特别地脆性煤最适于刨煤机工作；A180-240 N/mm的煤称为中硬煤，其中韧性煤适合用采煤机，脆性煤适合用滑行刨；A240-360 N/mm的煤称为硬煤，韧性煤必须用大功率采煤机，脆性煤可用滑行刨或动力刨。f与A的关系：A150f,Z,Z,1800,滚筒型号组成及其代表意义,800,3,F,T,滚筒:筒圈,叶片旋向:左旋-Z右旋-Y,安装截齿形状：扁平截齿-B锥形截齿-Z,滚筒直径D,截深,滚筒连接方式：锥轴连接-Z方轴连接-F 锥盘连接-P其他连接-Q,叶片头数,以上单位为mm,滚筒的轴向力：采煤机工作效果主要取决于工作机构的质量。滚筒作为采煤机的工作机构，消耗着整机功率的80%以上。为此，寻求截割比能耗小、块率高、粉尘小、运行平稳的滚筒有着重要意义。随采煤机的发展，无链牵引方式使用越来越多。无链牵引机构的啮合要求严格，牵引机构导向装置的间隙较小，且均是硬性导向，不像有链牵引的导向装置，除间隙较大外，还允许有一定的偏转。因此，滚筒的轴向力直接影响采煤机的滚筒、摇臂、牵引机构和运输机的导向装置。轴向力过大则会造成这些零件的强度性破坏，以至造成机械事故，甚至停机。对于一定功率的采煤机，滚筒的一些参数，如直径、转速、内径等，基本上都是定值，而截深、叶片升角、叶片头数等参数由于受强度、制造工艺、装煤性能及配套关系限制，其变化范围也较小。但滚筒的截齿排列却是灵活的，除数量外，基本不受限制。,轴向力的来源：滚筒轴向力对机械的工作稳定性及零件均有一定的危害。若轴向力指向煤臂侧，滚筒端盘、刀齿及滚筒自身的损坏更加明显。从经济和实用的角度来讲，希望滚筒轴向力为零，实际上是不可能的。通常，滚筒轴向力指向采空区侧。从设计的角度应使其最小，并尽是使各项轴向力消耗在滚筒自身，达到内部平衡。滚筒轴向力的来源有：端盘截齿引起轴向力：端盘上的角度齿处于半封闭截割条件，且大都向煤壁倾斜布置，故产生较大的轴向力，且指向采空区侧。滚筒装煤引起轴向力：螺旋叶片装煤时产生的抛煤和推煤反力，其方向指向煤壁侧的反力。滚筒轴向移位引起轴向力：由于滚筒的推进阻力与牵引力不同线等原因，故存在一水平扭转力矩，导致采煤机在水平面内产生整体横向偏转，导致截煤时滚筒轴向移位，这一移位相当于滚筒沿轴向有一进刀量，因而产生一附加轴向力。滚筒与煤挤压引起轴向力：在滚筒端盘与煤壁所围成的空间内，由随机落下来的煤相互挤压而产生的轴向力，其方向指向采空区侧。滚筒与煤挤压引起轴向力：由于截齿布置的方式所至，截齿截槽的不对称，使截齿两侧受到不平衡的侧向力，而引起的轴向力。斜切进给引起的轴向力：滚筒端面截齿在斜切时参与截煤所产生的横向进刀截割阻力而引起的附加轴向力。采煤机进入弯曲段时，滚筒受到的轴向力方向指向采空区侧，采煤机离开弯曲段时，轴向力指向煤壁侧。,滚筒转向滚筒转向是根据装煤效果和采煤机的稳定性综合考虑的。双滚筒采煤机：“左转左旋，右转右旋”；“前顺后逆”单滚筒采煤机：左工作面，右旋滚筒;右工作面，左旋滚筒。“顺转”或“逆转,短壁采煤机是一种特殊类型的单滚筒采煤机，须采用特殊的采煤工艺。用户应根据工作面配套设备及巷道的结构，选择机器在输送机头或机尾或转进刀，无需斜切进刀。机尾进刀采煤机从轨道巷向运输巷割顶刀：液压支架前探梁伸出支护；采煤机爬上输送机机头，割顶煤；采煤机摇臂落下：采煤机爬下输送机机头，割底煤；采煤机从运输巷向轨道巷割底刀；跟机移架推输送机；采煤机爬上输送机机尾，割底煤；采煤机举起摇臂，把滚筒放在轨道巷断面内，推输送机机尾进刀。机头进刀采煤机从运输巷向轨道巷割顶刀；液压支架前探梁伸出支护；采煤机爬上输送机机尾，割顶煤；采煤机摇臂落下；采煤机爬下输送机机尾，割底煤；采煤机从轨道巷向运输巷割底刀；跟机移架推输送机；采煤机爬上输送机机头，割底煤；采煤机举起摇臂门巴滚筒放在运输巷断面内，推输送机机头进刀。采煤工艺确定后，结合左、右工作面的要求，选择截割滚筒的旋向；根据煤层厚度选择滚筒直径和滚筒转速。用户选用短壁采煤机时，三机配套设计尤为重要，应引起重视。,应用范围短壁采煤机是具有多种用途的单滚筒采煤机，应大力推广使用。急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采；急倾斜特厚煤层，属难开采煤层。采用短壁采煤机，水平分层放顶煤开采，是较好的开采方法，并在有些局、矿得到推广使用。“三下一上”采煤；在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不受开采影响而破坏，又要尽量多出煤炭。在水体下和承压水体上采煤时，要防止矿井 发生突水事故，保证矿井安全生产。短壁采煤机是“三上一下”煤层实行条带式开采最实用的采煤设备。煤柱和边角煤回收；在一些中老矿区或煤田资源破坏严重的矿井，大量的煤柱和边角煤急需回收，这些煤柱或边角煤一般宽几十米，长几百米，矿压比较集中，过去大多采用炮采或丢弃。随着不可再生资源的日渐枯竭和地方小煤矿的关闭，应充分利用短壁采煤机对该资源充分回收。长壁面开机窝；在现代化矿井，使用双滚筒采煤机斜切进刀较费工时，影响高产高效。国外在八十年代开始，就有在长壁工作面一端或两端增设一台或两台短壁采煤机，专门用来开缺口，或在Z型工作面用一台短壁采煤机专门掘巷道，从而提高整个工作面的产量和进度。煤巷掘进；短壁采煤机配拐弯输送机和巷道支护设备，可用作煤巷掘进，采煤机用斜切方式进刀。用于巷道掘进时，摇臂应从上边回转。,工作面其它配套设备：运输机、支架等 SGD-730/180 S-输送机；G-刮板：D-单中链；B-双边链；Z中双链；中部横槽代号；电动机总功率；,今后采煤机的发展方向目前国内生产的采煤机不仅在结构布置、性能参数以及部件的形体尺寸等方面与美国JOY公司、德国Eickhoff公司等进口机型有着明显的差距，而在自动化工作面中采煤机所采用的自动控制技术、传感器技术、计算机技术、设备工况监测及故障诊断技术、采煤机自动调高技术（自动操纵）、远程通讯和集中控制技术等方面也是相差甚远。这些技术最能直观的反映出采煤机的科技含量，也是我国在采煤机领域中提高产品档次的突破口。,